本科生工艺实习 课 题 铣床的电气控制工艺实习 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气 学 号 姓 名 指导老师 完成日期 2014 年 X 月 目录 1 X62W型卧式普通铣床简介 2 1.1 X62W机床选型 2 1.2 X62W机床特点 2 2 X62W型卧式普通铣床的主要结构及控制 3 3 X62W型卧式普通铣床的工作原理 4 3.1 控制电路分析 4 3.2 主轴电动机M1的控制 5 3.3 进给电动机的控制 6 3.4 工作台给进变速时的冲动控制 8 3.5 快速进给的控制 8 3.6 圆工作台的控制 8 4 接线工艺要求 9 4.1 相对标号法 9 4.2 屏面布置 10 4.3 屏上元件安装 10 4.4 屏内配线 10 5 调试过程 12 5.1照明线路的调试 12 5.2主轴电动机M1的调试 12 5.3进给电动机的调试 12 5.4工作台给进变速时的冲动控制控制 12 5.5快速进给控制的调试 13 5.6圆工作台的调试 13 5 故障分析 13 6 实习小结 15 7 附录 16 1 X62W型卧式普通铣床简介 1.1 X62W机床选型 本文阐述了X62W卧式普通铣床电气控制线路的工作原理，详细说明了用PLC改造的具体方法，从而可以提高整个电气控制系统的工作性能。
X62W卧式普通铣床是一种通用的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面及成型表面的加工，是一种较为精密的加工设备，它采用继电接触器电路实现电气控制。PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。将X62W卧式普通铣床电气控制线路改造为可编程控制器控制，可以提高整个电气控制系统的工作性能，减少维护、维修的工作量。
1.2 X62W机床特点 (1) 能完成很多普通机床难以加工或者根本不能加工的复杂型面的加工。
(2) 采用X62W铣床可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量。
(3) 采用X62W可以比普通机床提高2～3倍生产率，对复杂零件的加工，生产率可以提高十几倍甚至几十倍。
(4) 此机床具有柔性，只需更换程序，就可以适应不同品种及尺寸规格零件的自动加工。
(5) 大大的减轻了工人的劳动强度。
万能铣床是一种高效率的加工机械,在机械加工和机械修理中得到广泛的应用，万能铣床的操作是通过手柄同时操作电气与机械,以达到机电紧密配合完成预定的操作,是机械与电气结构联合动作的典型控制,是自动化程度较高的组合机床。但是在电气控制系统中,故障的查找与排除是非常困难的,特别是在继电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长,给生产与维护带来诸多不便,严重地影响生产。本文所述方案是对原来的继电器接触式模拟控制系统进行PLC改造而成,经实际运行证明该PLC控制系统无论是硬件还是软件,控制稳定可靠, 具有极高的可靠性与灵活性, 更容易维修,更能适应经常变动的工艺条件，取得了较好的经济效益。
2 X62W型卧式普通铣床的主要结构及控制 X62W型卧式普通铣床是由三台电动机共同完成各种加工时的动作功能。M1为主轴电动机，M2为工作给进电动机，M3是冷却泵电动机。主轴电动机是通过换向开关QS5以及接触器KM2和KM3来完成正反转、反接制动及瞬动控制，并可通过机械机构进行变速。要求M2的功能就更为全面，它能进行正反转控制、快慢速控制、限位控制，并通过机械机构使工作台进行上下、左右、前后方向运动。M3为冷却泵电动机，它通过KM1来控制操作开停，如图所示：
X62W卧式普通铣床电气控制线路控制原理图 电气元件功能说明 3 X62W型卧式普通铣床的工作原理 3.1 控制电路分析 主轴电动机的控制，铣床的主轴的旋转运动称为主运动，他有顺铣和逆铣两种方式。要求主轴有两个旋转方向。为了加工前对刀和提高生产效率，要求主轴停止迅速，电气线路要有制动措施。主轴采用机械变速，为了在变速操作中保证齿轮良好的啮合，要求对主轴电动机实现冲动控制。
主轴电动机的起动控制，根据工件加工要求先选定采用顺铣还是逆洗方式一般情况下都是采用顺铣，因此选用转换开关控制电动机M1的正转和反转。主轴换向转换开关开合表如下图所示：
触头＼位置 右转 停止 左转 SA4-1 - - + SA4-2 + - - SA4-3 + - - SA4-4 - - + 其中“+”表示触头闭合，“一”表示触头断开。顺铣时将SA4右转，SA4-2、SA4-3接通。合上开关QS1，按下启动按钮SB3或SB4（两地控制），KM1线圈得电，其主触头闭合使电动机M1起动运转，常开辅助触头一副自锁，一副使下面的控制电路有可能得电，实现顺序控制。主轴电动机同轴带动速度继电器SR，速度继电器又称反接制动继电器，他的常开触头在转速高于300转/分时可靠闭合，在转速低于100转/分钟时可靠断开，当M1起动后，转速迅速上升，将很快超过300转/分，此时速度继电器SR的触头SR1或SR2(6-7)可靠闭合，为M1的电气制动作准备。
主轴电动机的制动控制。X62W型卧式普通铣床采用反接制动，为了限制较大的制动电流，制动时定子绕组中要串入限流电阻R。当需要主轴电动机停转时，按下停止按钮SB1或SB2（两地控制）接触器KM1线圈失电，其主触头释放，M1瞬时失电，随之接触器KM2线圈得电，其线圈回路为：“4—SQ7—2常闭—5—按下的SB1—6保持闭合的SR1—7—KM1已经恢复的常闭8KM2线圈—0”。KM2主触头闭合，通过电阻向M1加入反序的三相电源，使M1的转速急剧下降。当M1的转速降至100转/分钟的爬行速度时，速度继电器SR1打开，KM2失电，制动结束，电动机停转。
主轴变速时的冲动控制。主轴变速时的冲动控制，是利用变速手柄与冲动行程开关SQ7通过机械上的联动机构进行控制的。变速操作时，先将变速手柄向下压，然后拉到前面，转动变速盘，选择所需要的转速，再将变速手柄以连续的较快的速度推回原来的位置。当变速手柄推向原来位置时，其联动机构瞬时压合行程开关SQ7，使SQ7-2断开，SQ7-1闭合，接触器KM2线圈瞬时得电，使M1反向转动一下，以利于变速后的齿轮啮合，行程开关SQ7即刻复原，KM2失电，M1停转，主轴的变速冲动控制结束。主轴变速操作还可以在主轴电动机M1运转时进行。
3.2 主轴电动机M1的控制 铣床的进给运动有6种，包括工作台向前向后的横向进给，工作台向左向右的纵向进给，工作台向上向下的垂直进给。留个方向还能实现空行程的快速移动 工作台进给运动时，先工作台手动和自动转换开关SA2置于手动位置，将圆工作台转换开关SA1置于断开位置，这样，触头SA2-2、SA1-1、SA1-3闭合，他们的触头开合表如下图所示：
触头＼位置 手动 自动 SA2-1 - + SA2-2 + - 位置 触头 圆工作台 接通 断开 SA1-1 - + SA1-2 + - SA1-3 - + 3.3 进给电动机的控制 工作台的升降运动和横向运动完全是由“工作台升降与横向操纵手柄”来控制的。此操纵手柄有两个，实现两地控制，分别安装在工作台的左侧前方后后方，操纵手柄的联动机构与行程开关SQ3和SQ4相联接。行程开关安装在工作台的左侧，前面一个是SQ4，控制工作台向上及向后运动，后面一个是SQ3，控制 工作台向下及向前运动。操纵手柄位置与行程开关触头开合表如下图所示：
触头＼位置 向前、向下 中间位置 向后、向上 SQ3-1 + - - SQ3-2 - + + SQ4-1 - - + SQ4-2 + + - 操纵手柄有向前、向后、向上、向下、中间5个位置，这5个位置时联锁的，各个方向的进给不能同时进行。当工作台升降到上限或下限位置时，床身导轨旁的档铁和工作台底座上的档铁撞动十字手柄，使其回到中间位置，行程开关动作，升降台便停止运动，从而实现垂直运动的终端保护。工作台横向运行的终端保护也是利用装在工作台上的档铁撞动十字手柄来实现的。
a. 工作台向上运动控制。在KM1得电M1运转后需要工作台向上给进运动时，将手柄扳至向上位置，其联动机构一方面接通垂直传动丝杆的离合器，为垂直运动丝杆的转动做准备；
另一方面使行程开关SQ4动作，使SQ4-1闭合，KM3得电，M2正转，工作台向上运动，向上运动到位后，将手柄扳回中间位置，SQ4-1断开，KM3释放，M2停转，上升停止，SQ4-2闭合，为其他方向的运动做准备。
b. 工作台向后运动的控制需要工作台向后运动时，将手柄自中间位置向后扳动，也就是压下行程开关SQ4，使SQ4-1闭合，SQ4-2断开，KM3得电，M2正转；
联锁机构拨动垂直传动丝杆的离合器，使之脱开停止转动，同时将横向传动丝杆的离合器接通进行传动，工作台向后运动。向后运动到位后，将手柄扳至中间位置，SQ4复位，KM3失电，M2停止转动，上升运动结束。
工作台向下、向前运动由行程开关SQ3控制，工作过程相似。
c. 工作台左右运动的控制。工作台纵向进给也是由电动机M2传动，由“工作台纵向操纵手柄”控制的。纵向手柄也有两个，一个安装在工作台底座顶部中央位置，另一个安装在工作台底座的左下方。手柄有向左、向右、中间3个位置。工作台纵向操纵手柄的位置与行程开关触头开合表如下图所示：
触头＼位置 向右 中间位置 向左 SQ1-1 + - - SQ1-2 - + + SQ2-1 - - SQ2-2 + + - 纵向手柄的3个位置时联锁的，各个方向的进给不能同时进行。当工作台纵向运动到极限位置时，档铁撞动手柄，使手柄回到中间位置，工作台停止运动，从而实现纵向运动的终端保护。
需要工作台向右进给是，将手柄扳向右边，压下行程开关SQ1，使SQ1-1闭合，KM4得电，M2反转，工作台向右运动。需要向左进给时，将手柄扳向左边，压下行程开关SQ2，使SQ2-1闭合，KM3得电，M2正转，工作台向左运动。
3.4 工作台给进变速时的冲动控制 在改变工作台给进速度时，为了是齿轮易于啮合，也需要给进电动机M2瞬时反转一下，变速蘑菇手柄向外拉到极限位置时，其连杆机构瞬时压合行程开关SQ6进行冲动控制。
3.5 快速进给的控制 工作台的快速移动也是由给进电动机M2来拖动的，在横向、纵向和垂直6个上都可以实现快速移动控制。
先启动主轴电动机，将给进操纵手柄扳到需要的位置，工作台安装选定的速度和方向作给进运动时，再按下快速移动按钮SB5或SB6（两地控制），KM5得电吸合，使电磁铁YA线圈吸合，通过杠杆使摩擦离合器合上，减少中间传动装置，使工作台按原运动方向作快速移动。松开按钮SB5或SB6，YA失电，摩擦离合器分离，快速移动停止，工作台仍按原来的给进速度和方向继续运动。
3.6 圆工作台的控制 为了扩大机床的加工能力，可在机床工作台上安装附件圆形工作台，这样就可以进行圆弧或凸轮的铣削加工 圆工作台的运动也是由给进电动机拖动的，首先要将圆工作台转换开关SA1扳向接通位置，此时SA1-1，SA1-3断开SA1-2接通。
按下启动按钮SB3或SB4，KM1吸合，主轴电动机M1运转，接着KM4线圈吸合，给进电动机M2起动，带动圆形工作台作旋转运动。接触器KM4线圈回路为：“4——>SQ7-2常闭——>SB1常闭——>SB2常闭——>10——>KM1已经闭合的常开——>13——>SQ6-2常闭——>SQ4-2常闭——>SQ3-2常闭——>16——>SQ1-2常闭——>SQ2-2常闭——>21——>已经闭合的SA2-2——>20——>已经闭合的SA1-2——>18——>KM3常闭——>KM4线圈——>0” 圆工作台的运动必须和6个方向的给进运动有可靠的连锁，否则会造成刀具或机床的损坏。为了避免这种事故的发生，从电气上保证了只有纵向手柄、横向及垂直手柄放在零位时才可以进行圆工作台的旋转运动。如果某一手柄不在零位，SQ1-2、SQ2-2、SQ3-2、SQ4-2中必有一个触头断开，从KM4线圈回路可以知道，KM4不可以得电，所以在圆工作台工作时，如果扳动任一个给进手柄，M2电动机都会自动停止转动。
元件明细如下表所示：
器件名称 电气符号 器件型号 器件数量 三相异步电动机 M Y801-4 4 时间继电器 KT JS7-2A 1 交流接触器 KM CJ20-16 6 行程开关 SQ LX19-001 6 控制按钮 SB LA4系列 1 变压器 TC 380:127:36 1 断路器 QS DZ47LE-32 1 组合开关 SA AZ 10-10P/3 2 组合开关 SA HZ 10-10/2 1 组合开关 SA HZ 10-10/1 1 熔断器 FU RL 8B-637H 3 熔断器 FU RL 98-32A 3 热过载继电器 FR NR 4-25 4 灯 EL 36V 1 端子排 若干 导线 若干 4 接线工艺要求 4.1 相对标号法 相对标号法就是在每个接线端子处标明它所连结对象的编号，以表明二者之间相互连接关系的一种方法。
4.2 屏面布置 查看各个屏位的布置是否符合图纸，各种设备压板标识名称应统一规范，含义准确、字迹清晰、牢固、持久。
4.3 屏上元件安装 （1）所有安装设备型号、数量与设计图纸一致。
（2）所有二次设备工作完工，设备配件齐全（顶盖、面板、把手、标签等）。
（3）施工工艺要满足《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》（GB50171-92）的要求，做到美观、整齐、易于运行维护及检修的要求。
（4）对屏、端子等保护专业维护范围的端子及接线（包括接地线）外观检查，屏上的测量仪表和继电器、控制元件、信号元件、连接元件等二次元件等应清洁，无损坏，安装紧固，无变形，标识清晰，操作灵活。
（5）接入交流电源（220V 或380V）的端子与其它回路端子采取有效隔离措施，并有明显标识。根据回路的用途，接线端子分为一般端子、连接端子、试验端子、连接型试验端子、终端端子。
4.4 屏内配线 1）平行排列配线（扁线）
①平行排列配线是把相同走向的导线排列在一起，用线夹固定成形，断面成矩形；
为使线排整齐，还常常放入实际并不接线的假线。
②分支线弯曲后与主线成直角，弯曲时，将配线弯成小圆角，弯曲半径一般为导线直径的三倍；
③导线数量较多时，可变成多层走线；
④“线把”要保持横平竖直，每间隔用线卡均匀固定；
⑤上线卡时，先在两层导线之间垫一层弹性纸片，导线外包缠黄蜡带或聚氯乙烯带加强绝缘；
⑥屏上常焊有走线支架，在一定距离上加以强度较大的线夹，将“线把”统一固定。
2）成束布线（圆线）
①将相同走向的导线用蜡棉纱线、尼龙线或专用塑料扎带，把线捆扎在一起，断面成圆形；
②扎线间距约为 60mm~120mm，扎带结置于背面；
③分支线与主线成直角，并且要从线束背面或侧面引出；
④屏内适当位置也应设置线夹，将线束固定，并与屏面有不大的距离；
⑤线夹与线束之间应衬垫黄蜡带或聚氯乙烯带；
3）技术标准：二次线装配原则和要求 ①电压回路、控制回路用 1.5mm2 铜芯绝缘线，电流回路用2.5mm2 铜芯绝缘线，不得用铝芯线；
②配电屏内配线应整齐，接线正确、牢固，与安装图一致；
③配线在两个端子之间不容许有接头及分支线，配线端部需套上绝缘软管，并写明编号，编号正确，字迹清楚；
④配线应成排或成束、垂直或水平、有规律地布置，布线合理、省材料，其长度超过时，应加线卡，线卡与导线之间应衬垫绝缘；
⑤导线穿过金属板时，应装在绝缘衬管内；
⑥配线与端子连接，线耳应顺时针绕接，接点必须加垫圈或花圈；
⑦所有与配电屏相连接的电缆，在与端子排相连接前，都应用电缆卡子固定在支架上，使端子不受任何机械应力；
⑧活动屏用多股软线布线；
⑨同一屏用同一颜色线布线；
⑩当端子已接有二根导线时，不得加装第三根，应设法加装端子。
另：二次线的连接均应牢固可靠，层次分明，整齐美观。相同元件走线方式应一致。
所有连接导线中将不应有接头。
二次接线应远离飞弧元件，并不得妨碍电器正常操作。
电流表与分流器的连线之间不得经过端子，其线长不得超过3米。
5 调试过程 5.1照明线路的调试 调试接通电源，再将断路器QF接通。将SA3接通看照明是否正常工作。
冷却泵电动机M3的调试 将SA2接通，观察是否转动。
5.2主轴电动机M1的调试 先将SA5扳到需要的旋转方向，然后按下启动按钮看主轴电机是否朝所需的旋转方向旋转。制动时，按下停止按钮，经过一段时间后看主轴电动机是否停下来。然后换个方向再调试一下。
5.3进给电动机的调试 工作台左右进给运动的控制：把纵向操作手柄扳右→压开关SQ1→正向接触器KM3通电→进给电动机M2正转，拖动工作台向右运动。纵向操作手柄扳左→压开关SQ2→反向接触器KM4通电→进给电动机M2反转，工作台向左运动。手柄扳在中间位置，则进给运动停止。
工作台前后和上下运动的控制:有十字开关操作，“向前”、“向下”压开关SQ3→正向接触器KM3通电→进给电动机M2正转，拖动工作台向前（向下）进给。“向后”“向上”进给都是通过十字开关手柄操作开关SQ4→反向接触器KM4通电→进给电动机M2反转，拖动工作台向后（向上）进给。
5.4工作台给进变速时的冲动控制控制 主轴转动的快速移动：工作台的快速移动也由进给电动机M2拖动，当工作台已经进给工作时，按下按钮SB3→KM5通电→YA通电→工作台快速移动→松开SB3→YA断电→快速移动停止。工作台仍按原来进给速度原方向进给。
主轴不转动时的快速进给：开关SA5扳向“停止”位置→按动SB2→按KM1通电并自锁，提供进给运动电源→电动机M2运动→按下按钮SB3→KM5断电→电磁YA通电→工作台快速移动。
5.5快速进给控制的调试 压动开关SQ6→接触器KM3通电→进给电动M2正转，手柄拖回原位，进给变速完成。
5.6圆工作台的调试 圆工作台只作单向转动。调试过程如下：将SA1扳向接通位置，使SA1-2闭合，将工作台手柄扳向中间位置，启动主轴电机，KM3得点，进给电动机M2启动，圆工作台回转。
圆工作台停止：按下SB1→KM1断电→KM3断电→进给电动机M2停止。
5 故障分析 常见故障分析表如下图所示：
故障现象 可能原因 处理方法 主轴停车时 无制动作用 速度继电器损坏 速度继电器与电动机轴连接螺钉松动或弹性连接件打滑 速度继电器触头调节过紧 更换速度继电器 调整及紧固螺钉 调整至300转/分以上触头可靠闭合 变速无冲动 过程 行程开关SQ7或SQ6损坏 变速机构的顶销未碰上行程开关 更换行程开关 重新装配使变速手柄拉至极限位置时刚好压住行程开关 工作台各个方向均不能给进 未启动主轴电动机M1 接触器KM1常开触头闭合不良 电动机M2接线松脱 先启动M1 调整或更换触头 紧固好电动机接线 工作台一个方向不能给进 相应的行程开关损坏或接触不良 操纵手柄传动机构磨损，不能压合相应的行程开关 行程开关SQ6损坏 更换行程开关 检修及调整传动机构行程SQ6损坏将使工作台不能向左或向右进给，更换行程开关 工作台不能 快速给进 牵引电磁铁动铁心卡死 离合器摩擦片间隙调整不当 电磁铁线圈烧毁 调整电磁铁吸力，不能过大 重新调整电磁铁机构 重绕线圈或更换 主轴停车后 短时反转 速度继电器调整不当 适当调紧动触头弹簧，使触头适时分断 在接电调试时，我们组的照明回路是正常工作的，但是当按下启动按钮时，我们的电路出现了短路，经检查，是由于我们在开关按钮处有短接，导致按下按钮后出现短路，从而引起熔断器熔断。
6 实习小结 为期近一个星期的电气工艺实习终于结束了，在这次工艺实习中我学习到了很多，收获到了很多，自己的动手能力提高了很多，同时也明白了在实践操作中应该注意的问题，将以前的自己实践过程中的不足找了出来，并且加以改正了。
在这次实习中，首先是蒋步军老师向我们介绍了这次实习的主要内容，这次是连接X62W型卧式普通铣床的的主电路和控制电路。通过将课本中的电气连接图进行了一些修改和绘制，我更加深刻地掌握了这种型号机床的工作过程和工作原理，知道了在什么情况下哪些控制电路起作用，并且作用的流程是什么。
在真正动手的时候才发现原来实际上的链接更加的复杂，因为面对的不是在标记好了的点，而是实际的拥有很多连接点的器件，但是通过一段时间的摸索和询问请教最终还是弄懂了这些器件的连接点的用处。弄懂了之后就开始连线了，刚开始觉得还蛮轻松的，于是到了连线的第二天的上午，就基本上完成了工作，于是一位就这样就完成了，但是通电后没有转动起来的电动器却让我冒了把冷汗，知道了自己的接线还是出了问题，一味的追求快速最终导致了粗心以及错误的产生。于是花了一个下午，耐心的查找，终于把错误找到了，然后正确地改正了。
在最后的调试中，我们出现了短路的现象，经检查发现是按钮出有两根线短接了，这也反映出我们在接线过程中的不细心，在以后的工作中我也会更加细心，一样东西也会经过多次检查再进行通电。确保工作能够安全顺利的完成。
这次的实习总的来说还是顺利的完成了，中间出现的问题虽然让我们很着急，但却也让我们对这样的动手活有了更加深刻的体会，细心是关键，一味的追求快速是没有用处的。以后在实践工作中我们要做到细心，然后在此基础上才可以追求速度，只有这样我们才能把自己的事情做得更好，才能取得更好的成功。在整个的实习中我学习了很多的东西，使我眼界打开，感受颇深。
最后，还是要感谢老师对我们的悉心指导和同学们的互相合作，没这些我们一定不能完成这次工艺实习。
7 附录 图 纸 目 录 序号 图 纸 名 称 图幅 图纸编号 备 注 1 铣床电气控制图 A4 电01 2 铣床端子接线图 A4 电02 附录图纸不存在